【正文】 院學(xué)報(bào)，1999,13(3):280281［9］ ATMEL公司網(wǎng)站：［10］ 沙占友，孟志勇，王彥朋．單片機(jī)外圍電路設(shè)計(jì)(第2版)［M］．北京：電子工業(yè)出版．2006,6［11］ 周潤(rùn)景，張麗娜．基于PROTEUS的電路及單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真［M］．北京：北京航空航天大學(xué)出版社．2006,5［12］ 李業(yè)德，趙光遠(yuǎn)，張景元．基于單片機(jī)的數(shù)控直流電流源設(shè)計(jì)［J］．微計(jì)算機(jī)信息，2006,22(102):250252［13］ 劉公致．新型數(shù)字直流電流源設(shè)計(jì)［J］．杭州電子工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004,24(3):1922［14］ 李銀祥，安繼明，姚向東．?dāng)?shù)控電流源［J］．現(xiàn)代科學(xué)儀器，2001(6):5253［15］ 劉輝，何東陸，肖宇，楊興．?dāng)?shù)控直流電流源的設(shè)計(jì)［J］．儀表技術(shù)，2006(2):6870［16］ 劉潤(rùn)，譚薇，程榮貴．一種高精度直流源的設(shè)計(jì)［J］．現(xiàn)代電子技術(shù)，2006(7):135137［17］ 曾波．?dāng)?shù)控恒流源［J］．電子世界，2005(9)：3334［18］ 孔凡國(guó)，伍康敏．高精度直流電流穩(wěn)流源數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)［J］，現(xiàn)代制造工程，2006(5):5255［19］ 康華光．電子技術(shù)基礎(chǔ)(第4版)［M］．北京：高等教育出版社．2000,6［20］ 楊拴科．模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］．北京：高等教育出版社．2003,1［21］ ATMEL公司網(wǎng)站：［22］ 電子技術(shù)研究協(xié)會(huì)：［23］ 凌陽(yáng)大學(xué)計(jì)劃：附錄1：電路原理圖附錄2：源程序。最后，要特別感謝我的父母，他們?cè)诰裆辖o我的支持是無(wú)價(jià)之寶。另外，我要感謝李榮臣同學(xué)，他無(wú)私地提供電腦供我使用，沒有他的幫助就不會(huì)順利地完成系統(tǒng)調(diào)試仿真工作。如果沒有他的幫助就不可能如期地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。每次我向他請(qǐng)教問題時(shí)，他都耐心細(xì)致的給我講解指點(diǎn)，并十分關(guān)心我的畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)展情況。由于我的能力有限，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中遇到了很多問題和困難，但在老師的指導(dǎo)和同學(xué)的幫助下，我最終成功地完成了設(shè)計(jì)工作。致 謝我所做的“數(shù)控直流恒流源的設(shè)計(jì)”是一項(xiàng)綜合的工作。如果需要增大輸出電流，可以通過減小負(fù)載反饋電阻的阻值并修改控制程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。如果要進(jìn)一步提高系統(tǒng)輸出電流精度或減小電流步進(jìn)單位，可以使用的分辨率更高的D/A芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于本設(shè)計(jì)使用軟件的虛擬儀表來(lái)測(cè)試電流和電壓，所以測(cè)量數(shù)據(jù)與產(chǎn)品的實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)可能存在一定的誤差。在數(shù)據(jù)測(cè)試和調(diào)試方面，由于沒有做出實(shí)際樣品，所以數(shù)據(jù)只能用軟件仿真測(cè)得。本次設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一次綜合性檢測(cè)和考驗(yàn)，無(wú)論是動(dòng)手能力還是理論知識(shí)運(yùn)用能力都得到了提高，同時(shí)加深了我對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源認(rèn)識(shí)，大大提高了查閱資料的能力和效率，使我有充足的時(shí)間投入到畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中。通過負(fù)載調(diào)整率的測(cè)試可知，輸出電流調(diào)整率小于2%，符合設(shè)計(jì)要求。為占電流設(shè)定值的百分比，題目要求其百分比要不大于2%，則。由于D/（約為20mV），所以D/A輸出電壓的誤差為10mV。表41 測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)電流設(shè)定值(mA)實(shí)際電流輸出值(mA)誤差電流(mA)電流設(shè)定值(mA)電流測(cè)試值(mA)誤差電流(mA)00025126227328429530631732833934103511361237133814391540164117421843194420452146224723482449電流設(shè)定值(mA)實(shí)際電流輸出值(mA)誤差電流(mA)電流設(shè)定值(mA)電流測(cè)試值(mA)誤差電流(mA)5076517752785379548055815682578358845985608661876288638964906591669267936894699570967197729873997410075圖410 電流設(shè)定值為10mA時(shí)的仿真截圖圖411 電流設(shè)定值為50mA時(shí)的仿真截圖圖412 電流設(shè)定值為100mA時(shí)的仿真截圖圖413 電流設(shè)定值為10mA時(shí)的負(fù)載調(diào)整率（負(fù)載電阻為0?）圖414 電流設(shè)定值為50mA時(shí)的負(fù)載調(diào)整率（負(fù)載電阻為0?）圖415 電流設(shè)定值為100mA時(shí)的負(fù)載調(diào)整率（負(fù)載電阻為0?）圖416 電流設(shè)定值為10mA時(shí)的負(fù)載調(diào)整率（負(fù)載電阻為100?）圖417 電流設(shè)定值為50mA時(shí)的負(fù)載調(diào)整率（負(fù)載電阻為100?）圖418 電流設(shè)定值為100mA時(shí)的負(fù)載調(diào)整率（負(fù)載電阻為100?）本設(shè)計(jì)中所采用的D/A芯片DAC0832的分辨率為8位，當(dāng)其基準(zhǔn)電壓為5V時(shí)，則其最小轉(zhuǎn)換電壓。當(dāng)負(fù)載電阻為0時(shí)，電流設(shè)定值為10mA、50mA和100mA的負(fù)載調(diào)整率測(cè)試情況分別如圖41圖414和圖415所示。電流設(shè)定值為10mA、50mA和100mA時(shí)的仿真分別如圖4圖411和圖412所示。負(fù)載電阻為50?時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)如表41所示。（如圖49所示），也就是1059字節(jié)（約為1KB），而AT89C51單片機(jī)內(nèi)含4KB的Flash程序存儲(chǔ)器足夠存儲(chǔ)本程序。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，只是由于EEPROM讀寫程序與鍵盤處理程序模塊使用的工作寄存器沖突引起。對(duì)各個(gè)功能模塊程序進(jìn)行單獨(dú)調(diào)試成功后，把各個(gè)程序模塊組合起來(lái)進(jìn)行調(diào)試。當(dāng)EEPROM芯片接收了芯片地址及字地址時(shí)，在芯片產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào)ACK之后，單片機(jī)必須產(chǎn)生一個(gè)起始信號(hào)，執(zhí)行當(dāng)前地址讀，這時(shí)單片機(jī)再發(fā)出芯片地址并令，則EEPROM應(yīng)答芯片地址并串行輸出被讀數(shù)據(jù)。通過檢查發(fā)現(xiàn)是自己沒有正確理解總線協(xié)議造成的。后來(lái)改在鍵盤中斷服務(wù)程序里調(diào)用D/A轉(zhuǎn)換程序，這樣做的好處是只有在退出設(shè)置狀態(tài)時(shí)才進(jìn)行一次D/A轉(zhuǎn)換。主程序就根據(jù)按鍵標(biāo)志位來(lái)調(diào)用相應(yīng)的按鍵處理程序模塊，既優(yōu)化了程序結(jié)構(gòu)，又提高了程序執(zhí)行效率。由于最初的程序設(shè)計(jì)只在讀設(shè)置鍵時(shí)調(diào)用消抖延時(shí)程序，所以在按其它鍵時(shí)，系統(tǒng)就沒能準(zhǔn)確識(shí)別。通過分析發(fā)現(xiàn)，由于鍵盤采用外部中斷0，顯示采用T0定時(shí)中斷，而系統(tǒng)默認(rèn)外部中斷0的中斷級(jí)別比T0定時(shí)中斷的高，故進(jìn)入鍵盤中斷程序后顯示中斷程序沒有得到系統(tǒng)響應(yīng)，應(yīng)把T0定時(shí)中斷設(shè)置為高級(jí)中斷。圖45 添加代碼產(chǎn)生工具圖46 選擇源程序和代碼產(chǎn)生工具圖47 程序通過編譯圖48 把目標(biāo)文件灌入單片機(jī)在最初設(shè)計(jì)程序時(shí)，我把鍵盤處理部分放在鍵盤中斷服務(wù)程序里面。圖44 程序在Keil51環(huán)境下通過編譯截圖使用Proteus調(diào)試時(shí)首先選擇“Source”菜單下的“Define Code Generation Tools”選項(xiàng)來(lái)添加代碼產(chǎn)生工具（如圖45所示），然后“Source”菜單下的“Add/Remove Source files”選項(xiàng)來(lái)添加匯編程序源文件，并選擇“Code Generation Tools”為“ASEM”（如圖46所示）；再選擇“Source”菜單下的“Build ALL”選項(xiàng)進(jìn)行編譯（如圖47），通過編譯之后將十六進(jìn)制文件（）灌入單片機(jī)（如圖48所示）。在Keil51下調(diào)試沒有錯(cuò)誤后用Proteus軟件進(jìn)行軟硬件結(jié)合調(diào)試。在本設(shè)計(jì)中，我用keil51軟件來(lái)編寫匯編程序和初步編譯調(diào)試程序。此時(shí)要注意的問題是地址的分配、程序的連貫性及各功能的相互搭配。繪制完畢的仿真電路原理圖如圖43所示。仿真電路可以不要晶振電路和看門狗電路，在電氣規(guī)則檢測(cè)時(shí)會(huì)發(fā)出警告，但不影響仿真，故在仿真電路中沒有繪出。電路原理圖布線完畢后先建立網(wǎng)絡(luò)表，然后進(jìn)行電氣規(guī)則檢測(cè)，電器規(guī)則檢測(cè)報(bào)告如圖42所示。利用Proteus進(jìn)行電路原理圖設(shè)計(jì)的流程如圖41所示。Proteus嵌入式系統(tǒng)仿真與開發(fā)平臺(tái)由英國(guó)Labcenter公司開發(fā)，是目前世界上最先進(jìn)最完整的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。顯示中斷服務(wù)程序流程如圖36所示。首次進(jìn)入默認(rèn)個(gè)位閃爍，閃爍位表示當(dāng)前設(shè)置位，可通過移位鍵來(lái)改變閃爍位。 閃爍顯示程序模塊當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入設(shè)置狀態(tài)時(shí)進(jìn)入閃爍顯示，閃爍周期為1秒。系統(tǒng)啟動(dòng)后默認(rèn)進(jìn)入正常顯示方式。鍵盤中斷服務(wù)程序流程如圖35所示。如果是按鍵抖動(dòng)，則直接退出中斷服務(wù)程序。當(dāng)沒有鍵按下時(shí)，CPU執(zhí)行其它任務(wù)，而不用重復(fù)調(diào)用鍵盤掃描程序。D/A轉(zhuǎn)換子程序流程如圖34所示。但在單片機(jī)內(nèi)部都是以二進(jìn)制表示，單片機(jī)并不知道編程者的意圖，因此必須先把BCD碼轉(zhuǎn)換成十六進(jìn)制數(shù)，再給單片機(jī)進(jìn)行處理。D/A轉(zhuǎn)換程序的另一重要組成部分是BCD碼轉(zhuǎn)成十六進(jìn)制程序模塊。經(jīng)過比較論證，在本設(shè)計(jì)中兩種方法的轉(zhuǎn)換精度是一樣的，但查表法的程序更加簡(jiǎn)潔高效，因此本設(shè)計(jì)采用查表法。 D/A轉(zhuǎn)換子程序的設(shè)計(jì)D/A轉(zhuǎn)換程序的核心部分是如何將電流設(shè)定值轉(zhuǎn)換成D/A輸入值。鍵盤處理子程序使用0區(qū)工作寄存器，指示閃爍位數(shù)據(jù)在RAM中的地址存在R0中，個(gè)、十、百位的數(shù)據(jù)分別存在32H、31H、30H內(nèi)存單元中。這樣做的目的是避免主程序循環(huán)體重復(fù)調(diào)用D/A轉(zhuǎn)換子程序和寫EEPROM子程序造成輸出電流不穩(wěn)定及頻繁寫EEPROM而縮短EEPROM的壽命。當(dāng)設(shè)置電流值超過100mA時(shí)，程序會(huì)強(qiáng)制把百位清0，并繼續(xù)保持系統(tǒng)處于設(shè)置狀態(tài)。 鍵盤處理子程序的設(shè)計(jì)鍵盤處理子程序是根據(jù)相應(yīng)的標(biāo)志位來(lái)執(zhí)行相關(guān)的程序模塊。為了不影響鍵盤處理子程序和顯示中斷服務(wù)程序的數(shù)據(jù)，讀/寫EEPROM子程序使用3區(qū)工作寄存器。單片機(jī)接收到EEPROM發(fā)回的一個(gè)應(yīng)答信號(hào)后，才發(fā)送1字節(jié)的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)暫存入數(shù)據(jù)緩沖器。由于本系統(tǒng)需要寫的數(shù)據(jù)不多，故采用字節(jié)寫。（2）單片機(jī)重新發(fā)送一個(gè)開始信號(hào)，然后發(fā)送含讀操作的控制字節(jié)；EEPROM發(fā)回應(yīng)答信號(hào)后，要讀取的數(shù)據(jù)就從SDA上輸出。在開始與停止信號(hào)之間傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)由計(jì)算機(jī)決定，從理論上說對(duì)字節(jié)數(shù)沒有限制[1]。只要時(shí)鐘線為高電平，數(shù)據(jù)線都必須保持穩(wěn)定，否則數(shù)據(jù)線上的變化會(huì)被當(dāng)作“啟動(dòng)”或“停止”信號(hào)。主程序流程如圖31所示。主程序的循環(huán)部分是查詢各個(gè)按鍵的標(biāo)志位，并根據(jù)標(biāo)志位的狀態(tài)轉(zhuǎn)到相應(yīng)的按鍵處理程序。當(dāng)時(shí)。輸入電壓，（典型值），可達(dá)。MC1403是美國(guó)摩托羅拉公司生產(chǎn)的高精確度、低溫漂的基準(zhǔn)電壓源[10]。D/A輸出電壓值的精度不僅與二進(jìn)制數(shù)碼有關(guān)，還與基準(zhǔn)電壓有關(guān)。系統(tǒng)電源原理圖如圖213所示。在本設(shè)計(jì)中采用以78系列三端固定輸出集成穩(wěn)壓器為核心的穩(wěn)壓電源，另外加上保護(hù)電路。12V、+24V和為D/A轉(zhuǎn)換芯片提供的+5V基準(zhǔn)電壓電源。其優(yōu)點(diǎn)是：（1）可以進(jìn)行預(yù)穩(wěn)壓，以提高輸出電流對(duì)輸入交流電源電壓變化的穩(wěn)定度；（2）為壓控電流源電路提供具有穩(wěn)壓特性且紋波電流很小的高質(zhì)量工作電源，以有效降低輸出電流紋波系數(shù)[11]。圖212 由計(jì)數(shù)器構(gòu)成的看門狗電路 電源供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在對(duì)電源進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)我采用直流穩(wěn)壓電源。主程序在循環(huán)過程中，程序正常運(yùn)行。在本系統(tǒng)中，單片機(jī)晶振為6MHz，則ALE信號(hào)周期為1。硬件“看門狗”技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案主要有：l 由計(jì)數(shù)器構(gòu)成的“看門狗”；l 由定時(shí)器構(gòu)成的“看門狗”；l 由專門芯片構(gòu)成的“看門狗”?！翱撮T狗”技術(shù)就是不斷監(jiān)視程序循環(huán)運(yùn)行時(shí)間，若發(fā)現(xiàn)時(shí)間超過已知的循環(huán)設(shè)定時(shí)間，則認(rèn)為系統(tǒng)陷入了“死循環(huán)”，然后強(qiáng)迫程序返回到上電復(fù)位的入口，使系統(tǒng)運(yùn)行納入正軌。指令冗余技術(shù)、軟件陷阱技術(shù)不能在任何情況下都使失控的程序擺脫“死循環(huán)”。74LS273鎖存器的CLK引腳接片選信號(hào)，LED數(shù)碼管與單片機(jī)的接口電路如圖211所示。為了使七段數(shù)碼管的每一段的亮度一致，并避免工作電流過大而縮短數(shù)碼管的壽命，在其公共端與地之間接入了一個(gè)限流二極管。圖29 鍵盤分布 顯示電路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用3個(gè)七段共陰極LED數(shù)碼管作為顯示器，其引腳排列如圖210所示，其字符段碼如表22所示。鍵盤分布如圖29所示。表21 系統(tǒng)資源地址分配表系統(tǒng)地址分配部件地址片選讀寫有效電平D/A芯片8000H～87FFHY0只寫低數(shù)碼管個(gè)位8800H～8FFFHY1只寫低十位9000H～97FFHY2百位9800H～9FFFHY3系統(tǒng)管腳分配鍵盤設(shè)置鍵74LS138AA11加一鍵BA12減一鍵CA13左移位鍵A14右移位鍵E3A15確認(rèn)鍵WRAT24C01SCL鍵盤中斷INT0SDA看門狗電路的喂狗信號(hào)輸入 人機(jī)接口的設(shè)計(jì) 鍵盤的設(shè)計(jì)在本設(shè)計(jì)中的獨(dú)立